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Die
Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für eine schwingungsentkoppelnde
Flanschverbindung im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Schwingungsentkoppelnde
Flanschverbindungen sind aus der Praxis bekannt und werden insbesondere
zwischen Teilen des Abgasstranges vorgesehen, die, zueinander gelenkig
beweglich, dichtend zu verbinden sind. Auf solche Flanschverbindungen
wirken teilweise erhebliche Kräfte,
da der Abgasstrang mit dem Motor des Fahrzeuges gekoppelt ist und
als vom Motor abragendes Teil aufgrund seiner ebenfalls elastisch
beweglichen Halterung gegenüber
dem Rahmen bzw. der Karosserie des Fahrzeuges mit dem Motor eine
Einheit bildet, die auch zur Lagestabilisierung des Motores innerhalb
des Fahrzeuges beiträgt.
Dies bedingt eine entsprechend stabile Ausbildung der Flanschverbindung
sowie auch eine Ausgestaltung, durch die Winkelfehler und Montagetoleranzen
kompensiert werden sowie auch Schwingungen der Abgasanlage abgefangen
werden können.
Um diesbezüglich
eine gewisse Entkopplung in der Flanschverbindung zu erreichen,
wird diese federnd verspannt.
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Hierzu
ist es aus der
DE 44
44 550 A1 bekannt, tellerfederartige, die Flansche über ihren
Umfang umschließende
und daher nicht in den geschlossenen Abgasstrang einsetzbare Spannelemente
zu verwenden, die ihrerseits unter entsprechender Vorspannung zu
einer Spannvorrichtung verbunden werden, wobei die Verbindung über in Richtung
des Abgasstranges sich erstreckende, mit einem der Spannelemente
einstückige
und gegenüber
dem anderen Spannelement verhakbare Laschen erfolgt, so dass der
Grad der elastischen Nachgiebigkeit vorwiegend von der Federhärte der
tellerfederartigen, ringförmig geschlossenen
Spannelemente abhängt.
Derartige Spannvorrichtungen sind zwar in ihrer Funktion zufriedenstellend,
bedingen aber einen relativ hohen Bedarf an teurem Federstahl und
können
auch nicht in den geschlossenen Abgasstrang eingesetzt werden, so
dass beispielsweise bei Beschädigung
oder Versagen der Spannelemente oder der Notwendigkeit, Teile des
Abgasstranges auszuwechseln, hohe Reparaturkosten entstehen. Darüber hinaus
bedingt die voll umschließende
Bauweise auch einen relativ großen
Raumbedarf, so dass ungeachtet des funktional durchaus befriedigenden
Ergebnisses solcher Spannvorrichtungen ein Bedarf für Spannvorrichtungen
gegeben ist, die ihrerseits in den geschlossenen Abgasstrang einsetzbar
sind.
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Nicht
in den geschlossenen Abgasstrang einzusetzen sind auch mehrteilige
Rohrverbindungen gemäß der
DE 196 46 125 A1 ,
bei denen ein zwischen die zu verbindenden Rohrenden eingreifender Zentrierring
vorgesehen ist, der in einem die zu verbindenden Rohrenden radial
beabstandet umschließenden
Hüllrohr
liegt und gegen den sich in den Ringspalt zum Hüllrohr axial einfuhrbare und
unter Verspannung radial aufspreizende Dichtringpakete ab stützen, wobei
die axiale Verspannung über
von beiden Stirnseiten in das Hüllrohr
einfuhrbare und gegenüber
dem Hüllrohr
verrastbare Spannringe erfolgt.
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In
den geschlossenen Abgasstrang einsetzbare Spannvorrichtungen, wie
sie im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigt und aus der
DE 197 28 973 A1 bekannt
sind, sind als einstückige,
U-förmige Spannklammern
ausgebildet, deren bogenförmige Klammerschenkel
in ihrem Scheitelbereich über
einen Steg verbunden sind und gegenüberliegend gegabelt jeweils
frei in zwei Armen auslaufen. Von der Seite aufgeschoben umgreifen
die bogenförmigen Klammerschenkel
den Abgasstrang beidseitig, wobei sich die Klammerschenkel zentrierend
und axial verspannend jeweils auf einer der einander gegenüberliegenden
Flanschseiten abstützen.
Die Beaufschlagung der zu verspannenden Flansche über die
sich jeweils entsprechenden Arme der Klammerschenkel erfolgt in
Spannbereichen, die in Längsrichtung
der Arme, also in Umfangsrichtung versetzt sind, wobei die Arme
im jeweiligen Spannbereich als Abstützung eine Ausprägung oder
dergleichen aufweisen, durch die auch der für die Federwirkung notwendige
Freigang zwischen dem jeweiligen Flansch und dem gegen diesen abgestützten Arm
erreicht wird.
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Bei
einer weiteren bekannten Flanschverbindung mittels einer federnden
Spannvorrichtung (
DE 41
01 849 A1 ), die seitlich auf einen über Flansche zu verbindenden
Leitungsstrang aufzusetzen ist, sind vier Arme vorgesehen, die paarweise,
sich seitlich der Leitungsteile erstrecken, den axial gegenüberliegenden
Flanschseiten zugeordnet sind, wobei zwischen den Armenden Stegverbindungen
vorgesehen sind, welche einerseits durch axia le Verbindungsstege
zwischen den auf gegenüberliegenden
Flanschseiten liegenden, sich jeweils entsprechenden Armen und andererseits,
am jeweils anderen Armende, durch querlaufende Verbindungsstege
zwischen den auf gleichen Flanschseiten liegenden, sich entsprechenden
Armenden gebildet sind. Es entsteht so eine durchlaufende, in sich
geschlossene klammerartige Spannvorrichtung, bei der die jeweils
einander entsprechenden Verbindungsstege über Hilfsklammern zusätzlich gegeneinander
zu verspannen sind, um einen sicheren Halt zu erreichen und die
Spannkraft zu erhöhen.
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Bei
einer weiteren schwingungsentkoppelnden Flanschverbindung (
DE 35 03 148 C2 )
ist die Spannvorrichtung durch einzelne, aufgetrennte Ringfederelemente
gebildet, deren ihrer Trennstelle zugeordnete, einander gegenüberliegende
Enden sich auf den gegenüberliegenden
Seiten der miteinander zu verbindenden Flansche abstützen und
diese axial gegeneinander verspannen. Durch die Auswahl solcher
Ringfederelemente und ihrer Verteilung längs des Flanschumfanges ist
bei dieser Lösung
zwar eine große
Flexibilität
hinsichtlich der Größe und der Verteilung
der Spannkräfte
längs des
Umfanges der Flanschverbindung zu erreichen, der montagemäßige Aufwand
ist bei einer derartigen Ausgestaltung aber erheblich, zumal gegebenenfalls
Ringfedern unterschiedlicher Spannkraft einzusetzen sind, oder mit einer
unterschiedlichen Verteilung der Ringfedern über den Umfang gearbeitet werden
muß. Zudem setzt
eine solche Lösung
auch eine entsprechende Zugänglichkeit
sowie ausreichenden Raum für
die verhältnismäßig voluminösen Ringfedern
voraus.
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Desweiteren
sind Flanschverbindungen bekannt (
DE
OS 26 14 477 ;
DE
43 17 256 C2 ), bei denen die zu verbindenden Flansche in
ihrer Montagestellung einen im Querschnitt trapezförmigen,
sich nach außen
verjüngenden
Ringbund bilden, der über axial
beaufschlagende Spannelemente oder über eine in Umfangsrichtung
zu verspannende Rohrschelle mit entsprechend geneigten Flanken zusammengehalten
ist.
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Schließlich ist
aus der
US 2,240,078 eine Spannvorrichtung
für kugelgelenkig
verbundene Rohre, insbesondere Glasrohre bekannt, die eine auf die
Rohre seitlich aufschiebbare, die Kugelgelenkverbindung übergreifende
einstückige,
aus Federstahl bestehende Klammer umfasst. Die Klammer weist in
Verlaufsrichtung der Rohre, also axial beabstandet, von einem gemeinsamen
Steg ausgehend auseinandergespreizt verlaufende Klammerschenkel auf,
die jeweils gegabelt sind, mit ihren Gabelarmen die Rohre jeweils
auf einer der gegenüberliegenden Kugelgelenkseiten übergreifen
und die in verspanntem Zustand gegen flanschartige, einander gegenüberliegende
Stützflächen der
Kugelgelenkverbindung anliegen.
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Die
Verspannung der Klammerschenkel erfolgt über Spannschrauben, die jeweils
einander entsprechende Arme der auseinandergespreizten Klammerschenkel
verbinden und die, bezogen auf die Rohrachse, einander diametral
gegenüberliegen
und die Arme in deren längsmittlerem
Bereich durchsetzen sowie entgegen der beim Aufschieben der Klammer
auf den Rohrstrang gegebenen Spreizung verspannen.
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Durch
die Erfindung soll eine schwingungsentkoppelnde Flanschverbindung
der eingangs genannten Art dahingehend ausgestaltet werden, dass ungeachtet
der Möglichkeit
einer individuellen Festlegung der Spannkraft für einzelne Spannbereiche hohe
Spannkräfte
aufgebracht werden können,
und dies bei guten Montagevoraussetzungen.
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Erreicht
wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1, demzufolge von den
jeweils einander gegenüberliegenden
Klammerschenkeln einander entsprechende Arme an ihren vom Steg abgelegenen
Enden miteinander verbunden werden. Dies geschieht über eine
Rastverbindung, die unter Montagegesichtspunkten leicht zu beherrschen
ist und die dadurch gebildet ist, dass jeweils das Ende des einem
ersten Klammerschenkel zugeordneten Armes in eine in Richtung auf
den entsprechenden Arm des anderen, zweiten Klammerschenkels abgewinkelte Lasche übergeht,
die in einem hakenförmig
gekrümmten
Ende ausläuft
und ihrerseits gegenüber diesem,
dem zweiten Klammerschenkel zugehörigen Arm rückfedernd verhakbar ist, so
dass die Rastverbindung einfach herzustellen ist und mit der Klammer einstückig zugeordneten
Teilen erreicht wird.
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In
Verbindung mit einer solchen Lösung
ist es von Vorteil, wenn die den Klammerschenkeln zugeordneten Abstützungen
beiderseits der quer zu den Armen verlaufenden Längsmittellinie des Abgasstranges
im Bereich der Flanschverbindungen liegen, wobei die Abstützungen
bevorzugt ausgestellten, den Flansch beaufschlagenden Zungen zugeordnet
sein können,
so dass über
die Bestimmung der Zungenquerschnitte das Verhältnis der Spannkräfte in den
einzelnen Abstützungen
zusätzlich
beeinflussbar ist. Insbe sondere lässt sich durch die Gestaltung
der Abstützungen
auch sicherstellen, dass die Arme der Klammerschenkel gegenüber den
benachbarten Flanschseiten einen für Federbewegungen ausreichenden
Freigang aufweisen.
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Weitere
Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird
die Erfindung mit weiteren Merkmalen nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
erläutert. Es
zeigen:
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1 den
grundsätzlichen
Aufbau einer Spannvorrichtung zur schwingungsentkoppelnden Flanschverbindung
im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen, wobei die über die Flanschverbindung zu koppelnden,
die Flanschen tragenden Teile als Rohrteile strichliert angedeutet
sind,
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2 einen
Schnitt gemäß Linie
II-II in 1,
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3 eine
erfindungsgemäße Ausgestaltungsform
einer Spannvorrichtung gemäß 1,
wobei die Arme der die Flansche von gegenüberliegenden Seiten beaufschlagenden
und gegeneinander verspannenden Klammerschenkel im Bereich ihrer vom
Steg abgelegenen Enden miteinander verbunden sind,
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4 einen
Schnitt gemäß Linie
IV-IV in 3, und
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5–8 Beispiele
für Flanschgestaltungen
im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen, auf die Spannvorrichtung gemäß der Erfindung
ansetzbar sind.
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Die 5 bis 8 zeigen
in schematisierter Darstellung Schnitte durch einen Teilbereich
eines Abgasstranges 1 eines Kraftfahrzeuges, wobei der Abgasstrang 1 Strangteile 2, 3 umfasst,
die durch Rohrabschnitte gebildet sind und die jeweils im Endbereich
ausgestellte Flansche 4, 5 aufweisen, die über Spannvorrichtungen,
die im grundsätzlichen Aufbau
der in 1 und 2 gezeigten Ausführung entsprechen
und in erfindungsgemäßer Ausgestaltung
einen Aufbau gemäß 3 und 4 haben, zu
verspannen und relativ zueinander zu positionieren sind.
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Die
Flansche 4, 5 können, wie in den 5 bis 8 gezeigt,
in unterschiedlicher Weise ausgestaltet und über Dichtungen 6 gegeneinander
abgestützt
sein (5 bis 7). Eine weitere Ausgestaltung
zeigt 8, bei der die Flansche 4, 5 als
gesonderte, die Strangteile 2, 3 umschließende Ringe
ausgebildet sind, die sich gegen entsprechend aufgeweitete Bereiche
der Strangteile 2, 3 abstützen, wobei die Strangteile 2, 3 gemäß 8 im Überdeckungsbereich
zwischen den Flanschen 4, 5 eine dichtende Kugelverbindung 7 bilden.
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In
den 1 und 2 ist ein grundsätzlicher
Aufbau einer Spannvorrichtung 10 dargestellt, die als einstückige Spannvorrichtung
ausgebildet ist und in ihrer Zuordnung zu den zu verbindenden Strangteilen
in 2 gezeigt ist, wobei diese Strang teile 2, 3 und
die diesen zugeordneten Flansche 4, 5 strichliert
angedeutet sind.
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Die
als einstückige
Klammer 11 ausgebildete Spannvorrichtung 10 zur
Herstellung der schwingungsentkoppelnden Verbindung zwischen den Strangteilen 2, 3 bzw.
deren Flanschen 4, 5 ist seitlich auf die Flansche 4, 5 aufschiebbar,
so dass der Abgasstrang 1 zum Aufsetzen der Spannvorrichtung 10 nicht
aufgetrennt werden muß.
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Die
in 1 und 2 gezeigte Spannvorrichtung 10 ist
als einstückige
Klammer 11 gestaltet und weist einen Klammersteg 12 auf, über den
die Klammerschenkel 13 und 14 verbunden sind,
die die Flansche 4 und 5 auf ihren voneinander
abgewandten Seiten beaufschlagen und gegeneinander verspannen. Die
Klammerschenkel 13 und 14 sind in der Draufsicht
U-förmig
gestaltet und weisen zwei vom Steg 12 abragende Arme 15, 16 auf,
die die als Rohre ausgebildeten Strangteile 2, 3 seitlich übergreifen und
sich auf den zugehörigen,
strichliert angedeuteten Flanschen 4, 5 abstützen. Bezogen
auf die zum Steg 12 parallele Längsmittelebene 17 der
Strangteile 2, 3 stützen sich die Arme 15, 16 der
Klammerschenkel 13 bzw. 14 im vom Klammersteg 12 abgelegenen
Bereich ab, wobei die entsprechenden Spannbereiche den vom Steg
abgelegenen Enden der Arme 15, 16 zugeordnet sind,
die Abstützungen 18, 19 tragen.
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Zwischen
den Armen 15, 16 liegt im Bereich des Klammerstege 12 ein
weiterer Spannbereich der Klammer 11, der durch die Abstützung 20 symbolisiert
ist. Die drei Abstützungen 18 bis 20 lie gen
damit symmetrisch zu einer zum Steg 12 senkrechten Längsmittelebene 22 und
in etwa gleichem Winkelabstand zueinander.
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Die
Klammer 11 ist bezüglich
des freien Abstandes zwischen den freien Enden der einem Klammerschenkel 13 bzw. 14 und
zugeordneten Arme 15, 16 so bemessen, dass dieser
gleich, bevorzugt geringfügig
kleiner ist als der Durchmesser der Strangteile 2, 3,
die vom jeweiligen Klammerschenkel 13 bzw. 14 übergriffen
werden, so dass sich auch eine Sicherung für die auf den Abgasstrang aufgesteckte Klammer
ergibt, ungeachtet dessen, dass die Klammer 11 seitlich
aufgeschoben ist.
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Als
Material findet für
die Klammer 11 bevorzugt Federstahlblech Verwendung.
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In
den 3 und 4 ist eine erfindungsgemäße Ausgestaltung
der Spannvorrichtung 10 gezeigt, wobei die Klammer mit 23 bezeichnet
ist und bezüglich
entsprechender Teile gleiche Bezugszeichen wie in 1 Verwendung
finden.
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Die
ebenfalls einstückige
Klammer 23 mit ihrem Steg 12 und ihren Klammerschenkeln 13 und 14 weist
bezüglich
der Klammerschenkel 13 und 14 jeweils Arme 24 und 25 auf,
die zueinander beabstandet sind und bezogen auf den jeweiligen Klammerschenkel 13 bzw. 14 sich
beiderseits des jeweiligen Strangteiles 2 bzw. 3 erstrecken.
In diesem Ausführungsbeispiel
sind den Armen 24, 25 jeweils Abstützungen 26, 27 zugeordnet,
die beiderseits der stegparallelen Längsmittelebene 17 liegen
und die in Richtung auf das jeweilige Strangteil 2 bzw. 3 bzw. den
entsprechenden Flansch 4 bzw. 5 zum Arm 24 bzw. 25 versetzt
liegen, so dass der Freigang der Arme 24 bzw. 25 zum
Flansch 4 bzw. 5 gegeben ist.
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Die
Arme 24, 25 laufen bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform
nicht frei aus, sondern sind im Bereich ihrer vom Steg 12 abgewandten
Enden gegeneinander verspannt. Diese Verspannung erfolgt über eine
dem jeweiligen Schenkelarm 24, 25 zugeordnete
Spannlasche, die mit 28 bzw. 29 bezeichnet ist
und die im dargestellten Ausführungsbeispiel
von den Armen des Klammerschenkels 13 ausgeht und in Richtung
auf den Klammerschenkel 14 abgewinkelt ist, wobei jede
der Spannlaschen 28, 29 einen eingeschlagenen
Endbereich 30 aufweist. Dieser Endbereich 30 ist
hakenförmig
gekrümmt
und übergreift
in verrastetem Zustand mit seinem Hakenende das freie Ende des jeweils
zugehörigen
Armes 24 bzw. 25 des Klammerschenkels 14.
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Diese
anhand der Klammer 23 erläuterte Hakverbindung im Bereich
der freien Enden der Arme 24, 25 erhöht die Stabilität und ermöglicht die Beherrschung
höherer
Spannkräfte,
wobei durch die Wahl der Hebellängen
der Abstützungen 26, 27 einerseits
zum jeweiligen Arm 24 und 25 und andererseits
zum jeweils benachbarten Armende, also zum Steg 12 bzw.
zur jeweiligen Spannlasche 27, 28 die jeweiligen
Spannkräfte
weitgehend unabhängig
voneinander individuell vorgegeben werden können.
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Die
Spannlaschen 28, 29 ermöglichen in Verbindung mit dem
eingebogenen Endbereich zudem eine einfache Montage, wobei durch
die Einbiegung des Endbereiches 30 eine Führungsbahn
geschaffen wird und nach Überfahren
des Endbereiches durch die in entspre chender Länge ausgeführten Arme 24, 25 durch
Rückfederung
der Spannlasche 28, 29 deren Spannstellung auch
gesichert ist.